正极极片、二次电池、电池模块、电池包和用电装置制造方法及图纸

本申请提供了一种正极极片、二次电池、电池模块、电池包和用电装置。该正极极片包括：集流体、导电涂层和正极活性层，导电涂层设置在集流体的至少一侧表面上，导电涂层包括质量含量为20％～50％的导电剂和质量含量为50％～80％的粘结剂；正极活性层设置在导电涂层的远离集流体的表面上，正极活性层中的正极活性材料为锰酸锂系正极材料、三元正极材料、四元正极材料中的至少一种。利用导电涂层有效避免了氧化导致的极片断带的问题，且通过对导电剂和粘结剂的用量控制，既保证了集流体和正极活性材料之间的电子传导的稳定性，且增强了集流体和导电涂层之间的剥离强度，有效提升了具有该正极极片的二次电池的循环性能和循环稳定性。正极极片的二次电池的循环性能和循环稳定性。正极极片的二次电池的循环性能和循环稳定性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】正极极片、二次电池、电池模块、电池包和用电装置


[0001]本申请涉及电池
，特别是涉及一种正极极片、二次电池、电池模块、电池包和用电装置。

技术介绍

[0002]目前锂离子电池的应用已经深入到日常生活中的方方面面例如相机、笔记本电脑、电动汽车等。并且随着锂离子电池技术的极大发展，人们对其安全性能以及电池循环性能、使用寿命等也提出了更高的要求。尤其，在电动汽车领域，如何保证锂离子电池兼具较高的安全性能同时具有较长的循环性能、使用寿命，已成为一项亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0003]本申请提供了一种正极极片、二次电池、电池模块、电池包和用电装置。以解决现有技术中在正极集流体上设置的导电涂层导致正极活性材料层容易脱膜的问题。
[0004]本申请的第一方面提供了一种正极极片，包括：集流体、导电涂层和正极活性层，导电涂层设置在集流体的至少一侧表面上，导电涂层包括质量含量为20％～50％的导电剂和质量含量为50％～80％的粘结剂；正极活性层设置在导电涂层的远离集流体的表面上，正极活性层中的正极活性材料为锰酸锂系正极材料、三元正极材料、四元正极材料中的至少一种。
[0005]本申请正极极片的导电涂层缓解了冷压过程中正极活性颗粒对铝箔表面氧化层的破坏，同时提高极片断裂拉伸强度，有效避免了氧化导致的极片断带的问题。其中在利用导电剂起到集流体与正极活性材料之间的电子传导的基础上，通过对导电剂和粘结剂的用量控制，既保证了集流体和正极活性材料之间的电子传导的稳定性，且增强了集流体和导电涂层之间的剥离强度，进而有效地解决了正极活性层脱膜的问题，同时有效提升了具有该正极极片的二次电池的循环性能和循环稳定性。
[0006]在本申请任意实施方式中，上述粘结剂为导电粘结剂，导电粘结剂的体积电阻率≤10
‑3Ω
·
cm；可选地，导电涂层包括质量含量为20％～30％的导电剂和质量含量为70％～80％的导电粘结剂。在上述实施方式中，采用导电粘结剂作为粘结剂，在保证相同电子传导能力的基础上，可以进一步减少导电剂的用量，进而相对地增加了粘结剂的用量，实现进一步改善集流体和导电涂层之间剥离强度的目的。
[0007]在任意实施方式中，上述导电粘结剂选自环氧树脂导电胶、有机硅树脂导电胶、聚酰亚胺树脂导电胶、酚醛树脂导电胶、聚氨酯导电胶组成的组中的任意一种或多种。上述各导电粘结剂的化学稳定性、热稳定性较高，因此满足二次电池的长周期循环使用。
[0008]在任意实施方式中，上述粘结剂为绝缘粘结剂，绝缘粘结剂的体积电阻率≥10
10
Ω
·
cm；可选地，导电涂层包括质量含量为30％～45％的导电剂和质量含量为55％～70％的绝缘粘结剂。在该实施方式中，采用的粘结剂为绝缘材料，因此其中所需的导电剂相应增多，上述质量含量保证了对导电涂层的电子传导效果和粘结效果的同时优化。
[0009]在任意实施方式中，进一步可选地，上述绝缘粘结剂选自PVDF、聚丙烯腈、丁苯橡胶、聚乙烯醇、阿拉伯胶、黄原胶、聚丙烯酸酯组成的组中的任意一种或多种。上述各粘结剂的粘结强度较高、与导电剂的相容性较好、化学稳定性和热稳定性也较为理想，因此满足二次电池的长周期循环使用。
[0010]在任意实施方式中，上述导电剂包含选自乙炔黑(AB)、碳纤维、导电炭黑、导电石墨、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、石墨烯纳米片、氧化石墨烯纳米片和微粉石墨组成的组中任意一种或多种。上述各导电剂均为本领域常用的导电性较高的导电剂，在上述用量的基础上，保证了导电涂层具有较好的导电性。
[0011]在任意实施方式中，上述导电涂层的厚度为0.5微米～5微米，可选地，导电涂层的厚度为0.8微米～3微米。具有上述厚度范围内的导电涂层，在起到对导电涂层和集流体之间的有效的粘结的基础上，既可以有效缓解冷压过程中正极活性颗粒对铝箔表面氧化层的破坏，又可以构建有效的电子传导通道并保证具有该正极极片的二次电池具有足够高的体积能量密度。
[0012]在任意实施方式中，上述集流体为铝箔，可选地，铝箔的厚度为8微米～20微米；和/或，所述集流体在纵向、横向的拉伸强度≥175MPa。以提供更好的机械强度，更好地满足二次电池的长时间循环使用。
[0013]在任意实施方式中，正极活性材料包括式(I)～(III)中的至少一种：
[0014]Li
a1
Ni
x1
Co
y1
M1
z1
M21‑
x1
‑
y1
‑
z1
O2‑
b1
式(I)
[0015]Li
a2
Mn2‑
y2
M3
y2
O4‑
b2
式(II)
[0016]cLi2MnO3·
(1
‑
c)Lia3M4
x3
O2‑
b3
式(III)
[0017]式(I)中，M1为Mn和/或Al，M2选自Mg、Cu、Zn、Al、Sn、B、Ga、Zr、Cr、Sr、V和Ti组成的组中的任意一种或多种，0.8≤a1＜1.2，0≤x1＜1，0≤y1≤1，0≤z1≤1，x1+y1+z1≤1，
‑
0.2≤b1≤0.2。式(II)中，0.8≤a2＜1.2，0.6≤y2≤1，
‑
0.2≤b2≤0.2，M3选自Mg、Cu、Zn、Al、Sn、B、Ga、Zr、Cr、Sr、V和Ti组成的组中的任意一种或多种。式(III)中，0<c<1，0＜x3＜1，0.8<a3<1.2，
‑
0.2≤b3≤0.2，M4选自Ni、Co、Mn中的任意一种，以及Mg、Cu、Zn、Al、Sn、B、Ga、Zr、Cr、Sr、V和Ti组成的组中的任意一种或多种。上述各正极活性材料主要选自锰酸锂系正极材料、三元正极材料、四元正极材料，其中式(II)示出的锰酸锂系正极材料为掺杂的锰酸锂系正极材料，因此在保证高倍率的基础上，锰的溶出相对降低进而保证了较高的循环性能。
[0018]本申请的第二方面提供了一种二次电池，包括正极极片、负极极片、电解液和隔膜，该正极极片为第一方面的任意一种正极极片。由于本申请的正极极片的导电涂层缓解了冷压过程中正极活性颗粒对铝箔表面氧化层的破坏，同时提高极片断裂拉伸强度，有效避免了氧化导致的极片断带的问题。且通过对导电剂和粘结剂的用量控制，既保证了集流体和正极活性材料之间的电子传导的稳定性，且增强了集流体和导电涂层之间的剥离强度，进而有效地解决了正极活性层脱膜的问题，同时有效提升了具有该正极极片的二次电池的循环性能和循环稳定性。
[0019]在第二方面的任意实施方式中，上述电解液包括锂盐，锂盐包括含氟磺酰亚胺锂和六氟磷酸锂。可选地，含氟磺酰亚胺锂为双氟磺酰亚胺锂、双(三氟甲基)氟磺酰亚胺锂、(氟磺酰)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种正极极片，包括：集流体；导电涂层，所述导电涂层设置在所述集流体的至少一侧表面上，所述导电涂层包括质量含量为20％～50％的导电剂和质量含量为50％～80％的粘结剂；正极活性层，所述正极活性层设置在所述导电涂层的远离所述集流体的表面上，所述正极活性层中的正极活性材料为锰酸锂系正极材料、三元正极材料、四元正极材料中的至少一种。2.根据权利要求1所述的正极极片，其中，所述粘结剂为导电粘结剂，所述导电粘结剂的体积电阻率≤10
‑3Ω
·
cm；可选地，所述导电涂层包括质量含量为20％～30％的导电剂和质量含量为70％～80％的导电粘结剂；进一步可选地，所述导电粘结剂选自环氧树脂导电胶、有机硅树脂导电胶、聚酰亚胺树脂导电胶、酚醛树脂导电胶、聚氨酯导电胶组成的组中的任意一种或多种。3.根据权利要求1所述的正极极片，其中，所述粘结剂为绝缘粘结剂，所述绝缘粘结剂的体积电阻率≥10
10
Ω
·
cm；可选地，所述导电涂层包括质量含量为30％～45％的导电剂和质量含量为55％～70％的绝缘粘结剂；进一步可选地，所述绝缘粘结剂选自PVDF、聚丙烯腈、丁苯橡胶、聚乙烯醇、阿拉伯胶、黄原胶、聚丙烯酸酯组成的组中的任意一种或多种。4.根据权利要求1至3中任一项所述的正极极片，其中，所述导电剂包含选自乙炔黑、碳纤维、导电炭黑、导电石墨、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、石墨烯纳米片、氧化石墨烯纳米片和微粉石墨组成的组中任意一种或多种。5.根据权利要求1至4中任一项所述的正极极片，其中，所述导电涂层的厚度为0.5微米～5微米，可选地，所述导电涂层的厚度为0.8微米～3微米。6.根据权利要求1至5中任一项所述的正极极片，其中，所述集流体为铝箔，可选地，所述铝箔的厚度为8微米～20微米，和/或，所述集流体的纵向、横向的拉伸强度≥175MPa。7.根据权利要求1至6中任一项所述的正极极片，其中，所述正极活性材料包括式(I)～(III)中的至少一种：Li
a1
Ni
x1
Co
y1
M1
z1
M21‑
x1
‑
y1
‑
z1
O2‑
b1
式(I)Li
a2
Mn2‑
y2
M3
y2
O4‑
b2
式(II)cLi2MnO3·
(1
‑
c)Li
a3
M4
x3
O2‑
b3
式(III)式(I)中，M1为Mn和/或Al，M2选自Mg、Cu、Zn、Al、Sn、B、Ga、Zr、Cr、Sr、V和Ti组成的组中的任意一种或多种，0.8≤a1＜1.2，0≤x1＜1，0≤y1≤1，0≤z1≤1，x1+y1+z1≤1，
‑
0.2≤b1≤0.2；式(II)中，0.8≤a2＜1.2，0.6≤y2≤1，
‑
0.2≤b2≤0.2，M3选自Mg、Cu、Zn、Al、Sn、B、Ga、Zr、Cr、Sr、V和Ti组成的组中的任意一种或多种；式(III)中，0&...

【专利技术属性】
技术研发人员：张翠平，韩昌隆，付成华，任苗苗，常雯，范朋，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：